石墨烯應用領域突破 下游醞釀萬億市場

　　此外，石墨烯由于其超高的載流子遷移率和導熱效率，未來有望成為LED導熱領域的新型應用材料。
　　產業化尚待時日
　　技術問題是石墨烯商業化應用的主要制約因素。如何低成本和高效率地制備大面積、高質量石墨烯，并快速高效轉移至下游需求領域，是石墨烯大規模商業化應用主要致力的方向。
　　當前制備石墨烯的方法有很多，主要有物理和化學兩大類。物理的方法主要是采取機械剝離方法，而化學方法主要集中在化學沉積和化學合成兩大方向。上述物理方法制備石墨烯共同的缺點就是生產出的石墨烯厚度不一，可操作性差，并且無法生長出大尺寸的石墨烯。
　　化學沉積氣相法（CVD）提供了一種可控制的石墨烯方法。首先將平面基底（如金屬薄膜和金屬單晶）等置于高溫可分解的前驅體（一般多為甲烷和乙烯等烴類）中，通過高溫退火的方式使碳原子沉積在基底表面形成石墨烯，最后用化學方法去除金屬基底之后得到石墨烯。此方法可以形成較大面積的石墨烯片，但合成過程必須在高溫下進行，石墨烯的良品率一般無法保證。此外，還有化學溶液直接剝離法、高溫石墨膨脹法等。
　　上述石墨烯化學制備方法制得的石墨烯同樣也不穩定，且石墨烯片狀面積有限，商業化尚待時日。
　　整體而言，化學氣相沉積法（CVD）在規模化制備石墨烯的問題方面有新的突破，也是目前制備石墨烯的主流技術之一，但大規模商業化還需要進一步提升工藝空間。
　　近兩年來，石墨烯產業化方向逐漸清晰，各國有關石墨烯產業支持政策也進一步加大。
　　2013年1月，歐盟委員會將石墨烯列為未來新興技術旗艦項目之一。該項目的研究范圍十分廣泛，其中石墨烯的制備是核心。歐盟委員計劃十年提供10億歐元資助，將石墨烯研究提升至戰略高度。
　　英國在之前投入5000萬英鎊支持石墨烯商業化應用之后，接著追加投資2150萬英鎊資助石墨烯研究項目，推進石墨烯商業化進程，并建立國家石墨烯研究所（NGI），該機構有望成為世界領先的石墨烯研究和開發中心。
　　2002-2013年，美國國家自然科學基金會關于石墨烯的資助達到500項。重點方向包括復合材料、石墨烯電子器件、CMOS晶體管、存儲器件開發，生物傳感器和石墨烯制備等方面。同時，美國國防部及其下屬機構國防高級研究計劃署開展多項石墨烯研究項目，重點開發更輕更小、更快和更高頻的電子器件。2008年7月，計劃署發布碳電子射頻應用項目，項目投資為2200萬美元。IBM研制出截至頻率高達155GHz的石墨烯晶體管，是碳電子射頻應用研發的里程碑。
　　2013年，密歇根理工大學成功研制三維石墨烯電極，有望替代鉑電極在太陽能中的應用。而馬爾拉大學開發出新型石墨烯納米復合材料，有望用作新型的吸附劑。
　　同年，索尼通過改進后的化學氣相沉積（CVD）法制作出約120mm×230mm的石墨烯薄膜，目標是作為透明導電膜。
　　我國也在加大對石墨烯產業發展的支持，新材料“十二五”規劃為石墨烯產業明確了發展方向。
　　當前，我國在石墨烯基礎研究突出。2007-2013年間，中國國家自然科學基金會關于石墨烯的資助項目達到了1096項，特別是在2012-2013年間，有關石墨烯的項目急劇增加。重點項目包括：可見光響應的新型石墨烯、納米復合材料光催化處理有機污染物、新興碳基復合材料、鈦酸鋰-石墨烯負極材料可控及電化學性能研究、高效石墨烯/半導體納米結構異質節研究等。
　　2013年7月，在中國產學研合作促進會的支持下，多家機構發起中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟，目前中國石墨烯產業聯盟已經在無錫、青島、深圳和寧波建立了4個產業創新基地。聯盟發起方中，除多家大學科研單位外，還包括多家上市公司。
　　從近兩年的我國專利申請情況來看，熱點領域主要集中石墨烯制備以及作為透明導電電極、晶體管半導體器件以及傳感器和復合材料等領域，這些也是石墨烯有希望最先產業化的領域，表明我國石墨烯產業處于第二階段，技術成長階段，我國石墨烯研究正從實驗室向產業化過渡。
　　根據中國知識產權網數據，截至2014年7月，中國有關石墨烯專利申請數量處于世界首位。不過，從專利保護區域分布來看，美國、日本、韓國等國家在世界其他主要國家都對其石墨烯專利申請了專利保護。而我國機構雖然在專利申請數量上具有優勢，但基本上以國內申請為主，很少有對其石墨烯專利的國外保護。
　　作為頗有前景的高新技術材料，石墨烯有望在半導體、光伏、鋰電池、航天、軍工、LED和觸控屏等領域帶來一次材料革命，一旦實現產業化，其市場規模有望達到萬億元級別以上。
　　不過，從實際情況看來，石墨烯產業化尚待時日，制造工藝不穩定，成本居高不下，仍是石墨烯走向產業化的主要制約因素。從制造工藝來看，目前業內通行的方法均有各自的優勢和缺陷，產業技術路徑仍在探討之中。
　　目前開展石墨烯研究的主要是高校科研院所等研究單位和少數企業，研究力量比較分散，要盡快實現石墨烯產業化，必須通過技術創新和產學研協作，建立一條完整的石墨烯研發、生產、應用的全產業鏈，打造公共科技服務平臺和測試平臺，優化研究和產業化生產環境。
　　多家公司加速布局
　　2013年初，中科院重慶研究院制成國內首片15英寸單層石墨烯和7英寸石墨烯觸摸屏，未來可用于手機和電腦等電子產品。研究院制備15英寸銅箔襯底均勻單層石墨烯，并成功將其完整地轉移到柔性PET襯底和其他基底表面。
　　上海南江集團與中科院重慶研究院共同推進大面積單層石墨烯產業化項目，前期投資達2.67億元。石墨烯產業基地已成功落戶重慶，將力爭盡快建成首期生產線并投產，形成1000萬片石墨烯產能。
　　2013年5月，常州二維碳素科技、無錫格菲電子薄膜科技、深圳力合光電傳感聯合江南石墨烯研究院宣布，國內首條年產３萬平方米的石墨烯薄膜生產線正式投產。常州二維碳素科技率先將石墨烯薄膜應用于手機電容式觸摸屏，并實現4英寸石墨烯觸摸屏手機小批量生產。無錫格菲電子薄膜科技表示，公司計劃生產50萬件石墨烯手機觸摸屏，并計劃再融資1億元，擴大石墨烯手機觸摸屏生產規模。
　　二維碳素的核心技術是采用CVD工藝在銅基底上生長石墨烯薄膜的工藝。將甲烷（及輔助氣體）通入反應爐中，經過1000攝氏度以上的高溫加熱，甲烷碳氫鍵斷裂，碳原子在金屬催化劑基底上形成晶核，進而形成多晶薄膜。
　　上市公司方面，中國寶安旗下的貝特瑞公司在2011年11月完成石墨烯中試線建設并投入生產，目前公司有關石墨烯的研究方向主要是在負極材料領域。
　　烯碳新材在2013年完成戰略轉型，從房地產業轉向石墨烯等新材料產業，實現了烯碳新材料的全產業鏈布局。根據公司烯碳產業集群的布局規劃，公司旗下產品包括資源類、應用類和科技類前沿產品。2013年公司完成戰略布局：置入海城三巖礦業有限公司40%股權；置入奧宇集團有限公司51%股權和黑龍江牡丹江農墾奧宇石墨深加工有限公司51%股權；投資參股連云港市麗港稀土實業有限公司，基本完成石墨碳、耐火碳和活性碳之基礎產品布局。
　　早在2011年6月，金路集團與中科院金屬所簽署技術開發合同，雙方將在“石墨烯材料及其應用技術與產業化技術研發”方面展開合作，金屬所負責具體研究開發工作，并提供產業化可行性報告；公司負責提供研發經費，并組織相關團隊進行產業化及市場開發方面的工作。公司在研石墨烯透明導電薄膜、石墨烯基三維網絡散熱材料、石墨烯基動力電池項目。在石墨烯透明導電膜方面，金屬研究所能制備出4英寸的石墨烯透明導電薄膜。
　　2014年3月，金路集團發布公告稱，公司與金屬所前期的合作，主要包括石墨烯散熱材料、石墨烯功能涂層、石墨烯復合材料的制備技術與應用技術研發，石墨烯材料在電池中的應用技術研發，石墨烯三維網絡材料應用技術研發等；2014年年度研發計劃包括：石墨烯在鋰離子電池、鋰硫電池、導電油墨以及防腐涂層中的應用研發。
　　中泰化學參股廈門凱納石墨烯技術有限公司35%股權。廈門凱納自2006年啟動石墨烯技術的研發，并于2010年5月正式注冊成立，成為國內第一家專業從事石墨烯研發的企業，率先向國內外提供高品質的石墨烯相關產品。
　　7月15日，中泰化學披露廈門凱納石墨烯技術有限公司最新研發工作進展情況。根據廈門凱納與中泰化學項目組的研發工作計劃，項目組技術研發人員已于近日進駐公司研發實驗基地，開展石墨烯與PVC聚合相關試驗，試驗工作按計劃推進。廈門凱納共向國家知識產權局申請了17項發明專利，其中被授予4項發明專利權；1項實用新型專利權。
　　近日，康得新公告，公司擬在張家港設立張家港康得新石墨烯應用科技，注冊資本1億元，為康得新全資子公司。公司經營范圍為石墨烯新材料技術的研發應用，石墨烯相關產品的研發、生產和銷售等。不過，公司表示，所涉石墨烯相關業務尚處于引進和投資階段，尚未對公司經營業績構成實質性影響。